KR101113577B1 - 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치에 관한 것으로, 차량의 화재 발생시 압력배출장치(10)가 작동하기 전에 고압 연료탱크(1)가 화염에 의한 손상 및 폭발되는 것이 방지되도록 상기 고압 연료탱크(1)로 전파되는 화염을 팽창재(20)를 이용하여 일정시간 동안 지연시킬 수 있게 됨으로써, 화재로 인한 상기 고압 연료탱크(1)의 폭발을 방지할 수 있게 되고, 이를 통해 상기 고압 연료탱크(1)로 인한 2차 피해를 없앨 수 있도록 된 것이다.
고압 용기, 고압 가스 연료탱크, 화재, 폭발
Description
본 발명은 차량의 화재시 발생한 열로 인하여 압력배출장치가 작동하기 전에 고압 연료탱크가 먼저 손상되어서 폭발하는 것을 예방할 수 있는 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치에 관한 기술이다.
일반적으로, 압축 천연가스 자동차나 또는 수소 연료전지 자동차에는 기체상태의 연료를 고압으로 압축하여 저장하는 고압 연료탱크를 구비하고 있다.
상기 고압 연료탱크는 차량의 화재 발생시 고온의 열로 인하여 손상되기 전에 내부의 고압 가스를 강제로 배출시킬 수 있어야 하며, 이를 법으로서 규정하고 있는 바, 이의 역할을 수행하는 것이 탱크밸브에 장착된 압력배출장치(Pressure Relief Device)이다.
상기 압력배출장치는 상기 압력배출장치 부위의 온도가 대략 110℃ 정도가 되면 작동을 하도록 구성되어 있다.
상기 압력배출장치는 고압 연료탱크의 어느 특정 부위에 장착된 것이기 때문에, 차량의 전체 또는 연료시스템 전체가 불길에 휩싸이는 큰 화재시에는 고압 연 료탱크가 손상되기 전에 작동을 하여 가스를 안전하게 배출시킬 수 있으나, 상기 압력배출장치와 멀리 떨어진 고압 연료탱크의 국부적인 부위만 화재에 노출 될 경우 상기 압력배출장치로의 열 전달이 지연됨으로써 상기 압력배출장치가 작동하기 전에 상기 고압 연료탱크가 먼저 손상되어 폭발할 수 있는 우려가 있다.
이에 본 발명은, 압력배출장치가 작동하기 전에 고압 연료탱크가 먼저 손상되어서 폭발하는 것을 예방할 수 있도록 화재의 열로부터 상기 고압 연료탱크의 손상을 지연시킬 수 있도록 하는 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치는, 고압 연료탱크에 구비된 탱크밸브에서 탱크연결통로와 외부연결통로 사이에 설치되어서 화재 발생시 상기 탱크밸브가 일정 온도이상으로 상승하면 상기 탱크연결통로와 상기 외부연결통로를 연결하도록 동작하는 압력배출장치와; 수분을 포함한 화합물로서 화재 발생시 포함하고 있던 수분이 증발하면서 부피가 팽창함과 동시에 열 흡수 효과를 발휘하고 수분이 증발한 후에는 단열 층을 형성하여 상기 고압 연료탱크로 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있도록 상기 고압 연료탱크와 함께 설치되는 팽창재(intumescents);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량의 화재 발생시 압력배출장치가 작동하기 전에 고압 연료탱크가 화염에 의한 손상 및 폭발되는 것이 방지되도록 상기 고압 연료탱크로 전파되는 화염을 팽창재를 이용하여 일정시간 동안 지연시킬 수 있게 됨으로써, 화재로 인한 상기 고압 연료탱크의 폭발을 방지할 수 있게 되고, 이를 통해 상기 고압 연료탱크로 인한 2차 피해를 없앨 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
압축 천연가스 자동차나 또는 수소 연료전지 자동차에는 도 1과 같이 기체상태의 연료를 고압으로 압축하여 저장하는 고압 연료탱크(1)가 구비되어 있는 바, 상기 고압 연료탱크(1)는 차량의 화재 발생시 고온의 열로 인하여 손상되기 전에 내부의 고압 가스를 강제로 배출시킬 수 있어야 한다.
이를 위해, 상기 고압 연료탱크(1)에는 연료의 공급 및 배출을 위한 탱크밸브(3)가 장착되어 있으며, 상기 탱크밸브(3)에 압력배출장치(10; Pressure Relief Device)가 장착된다.
상기 압력배출장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 탱크밸브(3)에 구비된 탱크연결통로(3a)와 외부연결통로(3b) 사이에 설치된 것으로, 피스톤(11)과 스프링(13) 및 열에 잘 녹는 가용금속(15)을 포함하여 구성된다.
상기 가용금속(15)은 평상시 피스톤(11)의 움직임을 구속하고 있다가 탱크밸브(3)의 온도가 대략 110℃ 정도가 되면 열에 의해 녹으면서 파손되고, 상기 가용 금속(15)이 파손되면 피스톤(11)은 고압 연료탱크(1)내의 가스 압력에 의해 도 2의 상태에서 좌측으로 이동하게 된다.
이에 따라, 탱크연결통로(3a)와 외부연결통로(3b)가 서로 연결됨으로써 고압 연료탱크(1)내의 가스는 외부로 빠르게 배출된다.
상기 압력배출장치(10)는 고압 연료탱크(1)의 어느 특정 부위(탱크밸브)에 장착된 것이기 때문에, 차량의 전체 또는 연료시스템 전체가 불길에 휩싸이는 큰 화재시에만 상기 고압 연료탱크(1)가 손상되기 전에 원활히 작동을 하여 상기 고압 연료탱크(1)내의 가스를 안전하게 외부로 배출시킬 수 있다.
하지만, 상기 압력배출장치(10)와 멀리 떨어진 고압 연료탱크(1)의 국부적인 부위만 화재에 노출 될 경우 상기 압력배출장치(10)로의 열 전달이 지연됨으로써 상기 압력배출장치(10)가 작동하기 전에 상기 고압 연료탱크(1)가 먼저 손상되어 폭발할 수 있는 우려가 있는 바, 이를 예방하기 위해 본 발명은 상기 고압 연료탱크(1)로 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있는 새로운 구성을 추가하였으며, 새로 추가된 구성은 도 3 내지 도 5와 같이 상기 고압 연료탱크(1)와 함께 설치되는 팽창재(20;intumescents)이다.
상기 팽창재(20)는 수분(水分)을 포함한 화합물(hydrates)이며, 화재 발생시 포함하고 있던 수분이 화재의 열에 의해 증발하면서 부피가 팽창함과 동시에 열을 흡수하는 효과를 발휘하고, 또한 수분이 증발한 후에는 팽창된 부피를 이용해 단열 층을 형성하여 상기 고압 연료탱크(1)로 화염이 전파되는 것을 지연시키게 된다.
본 발명에서 사용하는 상기 팽창재(20)는 수화물 또는 함수화물을 다량 포함 하고 있는 화합물을 사용하며, 대표적으로 규산 나트륨(sodium silicate) 또는 규산 나트륨과 물의 혼합물이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
차량의 주행 중 노면의 이물질(돌, 캔 등)들로부터 고압 연료탱크(1)를 보호하기 위하여 차체에 프로텍터(30)가 설치되고, 상기 프로텍터(30)위에 상기 고압 연료탱크(1)가 위치하도록 설치되는 경우, 상기 팽창재(20)는 상기 프로텍터(30)의 윗면에 도포되는 형식으로 설치된다.
그리고, 차량 내부 화재에 대비하기 위해서는 상기 고압 연료탱크(1)가 설치되는 부위의 차체 하부에 상기 팽창재(20)가 도포되는 형식으로 설치되고, 또한 버스의 경우에는 상기 고압 연료탱크(1)가 루프패널에 안착되는 상태로 설치되므로 상기 팽창재(20)는 상기 고압 연료탱크(1)가 설치되는 부위의 루프패널에 도포되는 형식으로 설치된다.
그리고, 상기 고압 연료탱크(1)의 위쪽에도 차체패널(40)이 위치하는 경우이면 상기 고압 연료탱크(1)의 보호기능을 확대하기 위하여 상기 차체패널(40)에도 상기 팽창재(20)를 도포할 수 있음은 물론이다.
따라서, 차량에 화재가 발생하게 되면 화재의 열에 의해 팽창재(20)에 포함되어 있던 수분이 증발하면서 열 흡수 효과를 발휘하게 되고, 동시에 상기 팽창재(20)는 부풀어오르게 된다.
부풀어오른 상기 팽창재(20)는 수분이 증발한 후 팽창된 부피를 이용하여 단열 층을 형성하게 되며, 이에 따라 화염이 고압 연료탱크(1)로 전파되는 것을 일정시간 동안 지연시키게 된다.
상기 팽창재(20)에 의해 고압 연료탱크(1)로 전파되는 화염이 지연되는 동안, 상기 고압 연료탱크(1)에 구비된 압력배출장치(10)가 작동을 하게 되며, 이로 인해 상기 고압 연료탱크(1)가 열에 의한 손상 및 폭발 전에 먼저 상기 고압 연료탱크(1)내의 고압 가스를 외부로 배출시킬 수 있게 된다.
따라서, 고압 가스의 배출 후 고압 연료탱크(1)가 손상되어 파손되더라도 탱크 폭발이 발생하지 않게 되므로, 상기 고압 연료탱크(1)로 인한 2차 피해를 없앨 수 있게 된다.
본 발명에 따른 상기 팽창재(20)는 도 6과 같이 일정한 공간을 구비한 수납용기(50)에 담겨져서 보관될 수 있다.
이럴 경우, 상기 팽창재(20)가 담겨진 수납용기(50)를 프로텍터(30)의 다수부위에 고정 설치하거나, 또는 상기 고압 연료탱크(1)가 설치되는 부위의 차체패널 또는 루프패널에 고정 설치하면 된다.
상기 수납용기(50)는 상기 팽창재(20)가 수분이 증발하면서 부피가 팽창할 때 쉽게 찢어지거나 또는 파손될 수 있는 것으로, 상기 팽창재(20)의 역할을 제한하거나 축소할 수 없는 것으로 사용하면 된다.
도 1은 압력배출장치를 구비한 고압 연료탱크의 사시도,
도 2는 압력배출장치의 구성을 보여주기 위한 단면도,
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 팽창재를 이용하여 고압 연료탱크의 화재안전장치를 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 - 고압 연료탱크 3 - 탱크밸브
10 - 압력배출장치 20 - 팽창재
30 - 프로텍터 40 - 차체패널
50 - 수납용기
Claims (5)
- 고압 연료탱크(1)에 구비된 탱크밸브(3)에서 탱크연결통로(3a)와 외부연결통로(3b) 사이에 설치되어서 화재 발생시 상기 탱크밸브(3)가 일정 온도이상으로 상승하면 상기 탱크연결통로(3a)와 상기 외부연결통로(3b)를 연결하도록 동작하는 압력배출장치(10)와;수분을 포함한 화합물로서 화재 발생시 포함하고 있던 수분이 증발하면서 부피가 팽창함과 동시에 열 흡수 효과를 발휘하고 수분이 증발한 후에는 단열 층을 형성하여 상기 고압 연료탱크(1)로 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있도록 상기 고압 연료탱크(1)와 함께 설치되는 팽창재(20, intumescents);를 포함하는 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치에 있어서,상기 팽창재(20)는 수분이 증발하면서 부피가 팽창할 때 찢어지거나 또는 파손되는 수납용기(50)에 담겨져 보관되고;상기 팽창재(20)가 담겨진 다수개의 수납용기(50)가 상기 고압 연료탱크(1)를 보호하도록 차체에 설치된 프로텍터(30)나 또는 상기 고압 연료탱크(1)가 설치되는 부위의 차체패널(40) 또는 루프패널에 고정 설치된 것;을 특징으로 하는 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 팽창재(20)는 수화물 또는 함수화물을 다량 포함하고 있는 화합물로서 규산 나트륨(sodium silicate) 또는 규산 나트륨과 물의 혼합물인 것;을 특징으로 하는 자동차용 고압 가스 연료탱크의 화재안전장치.
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| US20110079403A1 (en) | 2011-04-07 |
| KR20110036359A (ko) | 2011-04-07 |
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